预应力溷凝土连续梁桥上部结构尺寸拟定及跨径拟定

1、连续梁方案，跨径组成为（40+64+40）m,全桥长为144m。此方案是由两边边跨分别为 40m, 主跨为 64m 组成。上部结构为变截面箱梁， 梁底曲线为抛物线状。优缺点分析： 连续梁在活载作用下， 因主梁连续产生只点负弯矩， 对跨中正 弯矩仍有卸载作用，其弯矩分布要比悬臂梁合理。与预应力混凝土刚构桥相比， 连续梁桥的下部结构受力和构造简单， 充气型模能节省材料， 加之它具有变形和 缓、伸缩率小、刚度大、行车平稳、超载能力大、养护简便等优点，尤其是悬臂 施工法、顶推法、 逐跨施工法在连续梁桥中的应用， 这种充分应用预应力技术的 优点使施工设备机械化，生产工厂化，从而提高了施工质量，降低了施工

2、费用。 所以在近代桥梁建筑中已得到越来越多的应用。 连续梁是超静定结构， 基础不均 匀沉降将在结构中产生附加内力， 因此，对桥梁基础要求较高， 通常用于地基较 好的场合。此外，箱梁截面局部温差，混凝土收缩、徐变及预加应力均会在结构 中产生附加内力， 增加了设计计算的复杂程度。 必须指出的是， 预应力混凝土连 续梁设计中的一个特点， 必须以各个截面的最大正、 负弯矩绝对值之和， 也即按 弯矩变化幅值布置预应力束筋。2.2.2 方案比选及最终确定最终方案的确定应遵循“安全、 经济、 美观”的原则， 综合考虑各个方案结 构合理性、方案的造价、施工难度和外观等方面的优缺点，确定最终方案。本桥是为新建线

3、路跨越既有的兖日线而设， 简支梁桥结构自重过大， 由于自 重耗掉大部分材料的强度， 因而大大限制了其跨越能力。 考虑到跨线设计的实用 性，桥梁要满足通车要求。因此放弃了简支梁桥方案。本桥经过的地貌单元为沂河平原， 出露底层为粉质粘土， 经过一段时期的实 践，在土地基上建造混凝土拱桥， 一般需要依靠台背土压力、 桥台基底或阻滑板 摩阻力以抵抗水平能力 ，但土体在长期荷载作用下发生徐变滑移现象，同时高 填土产生的后期沉降会使桥台向后转 动及下沉，这些影响都会危及上部结构的 安全。而且组合体系桥受力不明确且施工过程繁琐，故不采用梁拱组合体系。连续梁在活载作用下， 因主梁连续产生只点负弯矩， 对跨中正

4、弯矩仍有卸载 作用，其弯矩分布更为合理。 使用悬臂施工法充分应用预应力技术的优点使施工 设备机械化，生产工厂化，从而提高了施工质量，降低了施工费用。虽然箱梁截 面局部温差，混凝土收缩、 徐变及预加应力均会在结构中产生附加内力， 增加了 设计计算的复杂程度。 但这并不是无法克服的困难。 因此连续梁方案在本桥的设 计中更为合理。综上所述，本桥设计方案最终确定为预应力混凝土连续梁桥。2.3 上部结构尺寸拟定及内力计算本设计采用预应力混凝土变截面连续梁结构，全场144m箱型梁，单箱单室。主跨径定为64m,边跨跨径根据国内外已有经验，采用 0.625倍的中跨径， 取40m则全联跨径为：（40+64+40

5、） m 边支座中心线至梁端1m梁全长146m。主梁尺寸拟定（跨中截面） ：连续梁的截面高度，为适应内力变化，通常沿 跨度是变化的， 已建成变高度连续钢构的资料表明， 中支点处截面高度一般采用 截面高度的 1.52.0倍。增加连续梁中间支点处的高度，除因支点截面的弯矩大 很多外，还考虑梁截面在中支点处较为不利的受力条件。 在梁的跨中， 弯矩是正 值，受压区在截面顶部， 桥面板承受弯矩产生的压力比支点截面桥面板位于受拉 区能较有效的发挥作用。 预应力混凝土连续梁桥的支点处主梁高度与起跨径之比 通常在 1/121/15之间，支点截面加高可以采用加腋来实现，加腋的坡度不陡于 1:3，多数是将梁底做成曲

6、线形状以代替加腋，这样既有利于桥跨外形的美观， 也符合截面强度的要求， 但模板制作较复杂。 在建桥实例中连续梁桥也做成等高 的。这时梁高多取为跨度的 1/161/18。连续梁桥，采用等高度的还是采用变高 度的，与梁的施工方法也有密切关系。采用变高度梁，对选拔法施工是合适的。 若采用顶推法施工， 则等高度的梁比较有利。 当建筑高度不受限制时， 增大梁高 是比较经济的方案。 可以节省预应力钢束布置用量， 加大梁高只是腹板加厚， 增 大混凝土用量有限。 根据桥下通车线路情况， 并且为达到美观的效果， 梁底曲线 按正弦曲线形式变化，中支点处梁高为 5.2m,跨中及边支点处梁高为2.8m符合 要求。截面

7、细部尺寸： 截面采用单箱单室直腹板形式， 顶板厚度除梁端和中支点附 近外均为35cm腹板厚4080cm,按折线变化，边跨现浇段腹板厚 80m；底板 由跨中的48cm按二次抛物线变化至根部80cmb顶板宽度为7.2m,悬臂长1.7m 底板宽度3.8m箱梁两侧腹板与顶底板相交处均采用圆弧倒角过渡。图2-4 跨中截面图图2-5 中支点截面图2.1.2 桥梁分孔连续梁跨径的布置一般采用不等跨的形式。边跨长度过短，边跨桥台支座处将会产生负反力，支座与桥台必须采用相应抗拔措施或边梁压重来解决；边跨过长，将增大，削弱了边跨刚度,将增大活载在中跨跨中截面处的弯矩变化幅值，增大预应力筋数量。故一般边跨长度取中跨

8、的0.50.8倍。确定标准跨径组合为 50m+80m+50m边跨长度为中跨 0.625倍。桥梁结构计算图示：图2-1桥梁计算简图图中计算跨径为 50+80+50=180m2.1.3 梁高从预应力混凝土桥梁的受力特点来分析，连续梁的立面宜采用变截面布置。根据已建成桥梁的资料分析，支点梁高：H=(1/16 1/20)1=(1/161/20) X 80m=(45)m,取 H=4.5m。中跨跨中梁高：h=(1/30 1/50)1=(1/301/50) X 80m=(1.6 2.7)m，取 h=2.4m。为方便计算与施工，边跨跨中梁高采用与中跨相同的值。2.1.4 桥面标高的确定根据设计资料，梁底高程7

9、.2 m，则桥面标高为11.7 m。2.2横截面设计2.2.1 桥面宽度根据公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004 )第3.3.1条公路建筑界限规定：设计时速100km/h，车道宽度3.75m，中央分隔带宽度 2.00m,左侧路缘带宽度 0.5m，右侧路肩宽度 L2,G高速公路上桥梁应在右侧路肩内设右侧路缘带0.5m，本桥为六车道高速公路上桥梁，宜采用3m的右侧路肩，桥面宽度：L=3.75 X 6+2.00+0.5 X 2+ 3X 2=31.5m,取桥宽为32m。桥面做成双向纵坡，取坡度为 3%横破设为2%横坡采用将行车道板做成倾斜面。防水层 设置在铺装层以下，本桥采用铺装改性理清防水

10、卷材，以及浸渍沥青的无纺土工布作为防水层桥面排水系统。桥面纵坡大于 2%而桥长大于50米时，为防止雨水积滞，桥面需设置泄 水管，每个十五米设置一个。2.2.2 箱形截面细部尺寸箱形截面由顶板、底板、腹板等几部分组成，它的细部尺寸的拟定既要满足箱梁纵、横向的受力要求，又要满足结构构造及施工上的要求。1.底板厚度在连续梁桥中，箱梁底板厚度随负弯矩的增大而逐渐加厚至根部，根部底板厚度一般为根部梁高的1/101/12，以符合施工和运营阶段的受压要求，并在破坏阶段使中性轴尽 量保持在底板以内， 所以墩顶处地板厚度为 (1/101/12 ) X 450cm=(37.545)cm,取40cm； 跨中底板厚度

11、一般为2025 cm,以满足跨中正负弯矩变化及板内配置预应力钢筋和普通钢筋的要求，所以取跨中底板厚度为25 cm。2 顶板厚度确定箱形截面顶板厚度一般考虑两个因素：满足桥面横向弯矩要求；满足布置纵横向预应力钢筋的要求。腹板间距为6.5m，取顶板厚度为40 cmo3腹板厚度箱梁腹板主要承受截面剪力和主拉应力。在预应力连续桥梁中，弯束对荷载剪力的抵 消使得梁内剪应力和主拉应力减小。除此之外，考虑预应力钢筋布置和混凝土浇筑，腹板内有有预应力束锚固时采用35 cm。连续梁支点附近承受剪力较大，腹板宜增高加宽，腹板宽度采用40cm,腹板沿跨径加宽的方式采用斜直线过度型。4 梗液尺寸梗液提高了截面抗扭刚度和抗弯刚度，减少了扭转剪应力和畸变剪应力。桥面板支点 刚度加大后，可以吸收负弯矩，从而减少桥面板跨中正弯矩。从构造上考虑，利用梗液所提供的空间便于布置纵向预应力筋和横向预应力筋，同时也为减薄顶板和底板厚度提供了构造上的保证。顶板和底板梗液均采用1: 1的形式